S7-400冗余控制器

說明

SIMATICS7-400 PNH系統(tǒng)可以根據具體應用需求量身定制：性能可擴展、卓越的冗余度可靈活組態(tài)，安全功能易于集成。集成PROFINET接口，可冗余連接I/O設備，或者通過PROFIBUS連接I/O設備，實現工廠級通信。無論何種應用，使用SIMATIC S7-400 PNH，均可在熟悉的STEP7 工程環(huán)境中，進行便捷而有效的編程和組態(tài)。

應用

■ 避免控制器故障引起的停機。主要用于生產、能源、供水系統(tǒng)、機場助航照明、編組站系統(tǒng)等領域。
■ 避免因工廠故障造成數據丟失而導致的高昂重啟成本。主要用于行李處理、高架倉庫、跟蹤和追溯等領域。
■ 在工廠或機器停機時保護工廠、工件和材料。主要用于爐子、半導體、船舶等領域。
■ 無監(jiān)督和維修人員亦能保障正常運行。主要用于污水處理廠、隧道、船閘、樓宇系統(tǒng)等領域。

效益

簡單、高效的工程組態(tài)
  與在標準系統(tǒng)中一樣，SIMATIC S7-400H 可以使用所有 STEP 7 編程語言進行編程?？梢院苋菀椎陌殉绦驈臉藴氏到y(tǒng)遷移到冗余系統(tǒng)中，反之亦然。當加載程序時，它會自動傳送到兩個冗余控制器中。使用 STEP 7，可以對特定冗余功能和配置進行參數設置。

出色的診斷和模塊更換優(yōu)勢   
■  利用集成的自我診斷功能，系統(tǒng)可以提前檢測故障和發(fā)送信號，避免故障對生產過程產生影響。這樣可以有針對性地替換故障組件，加快維修進程。
■   可以在系統(tǒng)運行過程中對所有組件進行熱插拔。更換一個 CPU 后，當前的所有程序和數據可以自動重新裝載。
■   即使在系統(tǒng)運行過程中，也可以修改程序（例如，程序塊的修改和重新裝載），更改配置（例如，增加或刪減 DP從站或模塊）以及改變 CPU 的內存分配。

設計和功能

根據統(tǒng)計數字表明，所有自動化組件（無論是機械式、機電式，還是電子式）都會出現故障。因此，工廠維護和工廠改造也就必不缺少。在實際應用中，期待百分之百的可用性是不現實的。
通過西門子 SIMATIC S7-400H，能夠最大限度地降低生產故障機率，最大化生產率。

  SIMATIC S7-400H 具有以下功能：
  ■ 出現故障時，能夠無擾切換
  ■ 集成故障檢測功能；提前檢測故障，避免影響生產過程
  ■ 在線維護，即可在工廠運行期間，更換故障組件
  ■ 組態(tài)更改，即可在工廠運行期間，進行工廠擴容
  ■ 自動事件同步
  ■ 高可用性通信
  ■ 冗余連接I/O 設備

冗余部件

S7-400 PNH CPU的同步模塊分為兩種，一種用于最長10m 的 FOC patch 光纖，另一種用于最長10km 的單模全雙工 LC/LC 光纖（9/125 μ）。

冗余系統(tǒng)的同步光纖分為1m、2m、10m 和10km 四種。同步速率達到400Mbps

S7-400 標準控制器

要求嚴格任務用的控制器

說明

有一系列從入門級CPU直到高性能CPU，用于配置控制器。所有CPU控制大量結構;多個CPU可以在一個多值計算配置中一起工作以提高性能。由于CPU的高處理速度和確定性的響應時間，可縮短機器的循環(huán)周期。

不同的CPU具有不同性能，例如，工作存儲器，地址范圍，連接數量和執(zhí)行時間。十款款標準的CPU，集成PROFIBUS、PROFINET 總線接口。

應用

S7- 400尤其適合于加工工業(yè)中的數據密集型任務。高處理速度和確定性的響應時間，縮短高速機械制造業(yè)設備控制的循環(huán)周期。

S7 - 400最好用于整體協(xié)調各種設備，控制低級別的系統(tǒng)。這是由高速通訊能力和集成接口來保證的。

在S7- 400的許多器件也可用于極端環(huán)境條件下的SIPLUS版本。

S7-400 的成功應用如下：

汽車工業(yè)

標準機械設備制造包括定制的機械設備制造

倉儲系統(tǒng)

建筑工程

鋼鐵行業(yè)

發(fā)電和配電

造紙和印刷業(yè)

木工

紡織業(yè)

醫(yī)藥制品

食品和飲料行業(yè)

處理工程，例如水和廢水處理設施

化工和石化

效益

由于采用各種級別的CPU，S7-400可以靈活擴展升級；I/O能力幾乎是無限的。

強大的CPU允許集成新的功能，無需額外硬件投資，例如處理質量數據，用戶友好的診斷，到更高層次的MES解決方案或通過總線系統(tǒng)的高速通訊。

可以以模塊化的方式構建S7 - 400，有各種用于集中配置和分布式結構的模塊，以實現處理備件方面的低成本。

在操作過程中可以修改S7- 400 的分布式I/O配置（在運行中配置）。另外在工作時還可以刪除和插入信號模塊（熱插拔）。這使得很容易擴展系統(tǒng)或出現故障時替換模塊。

項目的完整數據存儲包括CPU上的符號和注釋，簡化了服務和維護過程。

可以將安全技術和標準自動化集成到一個單一的S7- 400控制器，可以通過S7- 400的冗余結構增加設備的可用性。

S7- 400的許多器件也可用于外部環(huán)境條件SIPLUS版本，例如：擴展溫度范圍（-25+60°C）和在惡劣環(huán)境/冷凝條件下使用。

S7- 400的高速背板總線確保集中式I/ O模塊的高速通訊。

設計和功能

模塊化

S7 - 400的一個重要特點是它的模塊化。S7- 400的高速通訊背板總線和允許直接插入CPU集成的DP接口，允許多條通訊線路的高性能運行。例如，把一根總線用于HMI通訊和編程任務，一根總線用于高性能運動控制，一根總線用于普通I / O現場總線通訊。
此外，也可以實現另外連接到MES-/ERP系統(tǒng)或通過SIMATIC IT連接到互聯網的需要。根據任務情況，可對S7 – 400進行集中擴展或分布式配置。附加設備和接口模塊也可集中用于此目的。在CPU中集成的PROFIBUS或PROFINET接口上也可實現分布式擴展。如果需要，也可以使用通訊處理器（CP）。

設計

設計一個S7 - 400系統(tǒng)基本上包括機架，電源，和中央處理單元。它可以以一個模塊化的方式安裝和擴展。所有的模塊都可以自由地放置在左側插入的電源旁邊。S7- 400具有無風扇的堅固設計。信號模塊可以熱插拔。一個多層面的模塊范圍可用于中央擴展以及具有ET200的分布式拓撲結構的簡單配置。
在集中式擴展中，額外安裝機架直接連接到中央控制器。

除了標準的安裝機架，也提供9槽和18槽鋁合金安裝機架。這些鋁機架可以很高地耐受不利環(huán)境條件，緊固耐用，重量輕25％左右。

多值計算

多值計算，也就是在一個S7- 400中央控制器中的幾個CPU的同時操作，為用戶提供不同的益處：

可通過多值計算共享的S7 - 400的整體性能。例如，在技術復雜的任務中，如開環(huán)控制，可以將計算機或通訊分割和分配給不同的CPU每個CPU分配給自己的，用于此目的本地輸入/輸出。

有些任務也可以從每個多值計算方式中斷開，一個CPU處理關鍵時間的處理任務，另一個處理非關鍵時間的任務。

在多值計算操作中，所有的CPU的運行行為像一個CPU，也就是說，當一個CPU進入STOP狀態(tài)，其他的也停止。幾個CPU的動作可以通過同步指令選擇性地協(xié)調調用。此外，CPU之間的數據交換通過高速的全局數據通訊機制。

數據/程序存儲器

從精細分級的各種CPU中選擇合適的CPU取決于集成工作存儲區(qū)的大小。集成裝載存儲器（RAM）足以滿足中小型企業(yè)方案。對于大型程序，通過插入RAM或FEPROM存儲卡增大裝載內存（64 KB到64 MB）。

特殊功能

S7- 400 CPU有一些非常有用的特殊功能：

從工程工作站通過網絡更新固件實現更簡單和快速的升級

通過一個系統(tǒng)功能實現額外的寫保護（例如沒有從PC器件下載到CPU）

通過讀取存儲卡的序列號獲得保護，因此，保證了程序只與特定的存儲卡一起運行

集成的路由功能允許在不同總線系統(tǒng)和網絡上訪問數據記錄，例如控制級PC可以通過S7 -400控制器與連接在PROFINET或者PROFIBUS接口上的現場設備進行通訊。